人教版物理选择性必修第二册单元测试卷(解析版答案)第一安培力与洛伦兹力、第二章 电磁感应 单元检测
人教版高中物理选择性必修第二册课后习题 第1章 安培力与洛伦兹力 安培力作用下导体的运动和平衡问题
分层作业2 安培力作用下导体的运动和平衡问题A组必备知识基础练题组一安培力作用下导体运动方向的判断1.一个固定在天花板上的弹簧测力计下悬挂一水平导线AB,导线中通有如图所示向右的电流I1,导线中心的正下方有与导线AB垂直的另一长直导线,当长直导线中通入向里的电流I2时,关于导线AB的运动及弹簧测力计示数的变化正确的是( )A.A端向外、B端向里转动,弹簧测力计的示数增大B.A端向里、B端向外转动,弹簧测力计的示数减小C.A端向里、B端向外转动,弹簧测力计的示数增大D.A端向外、B端向里转动,弹簧测力计的示数减小2.(江西上饶高二期末)如图所示,光滑的水平桌面上放有直导线AB,右侧附近处有一个水平放置的圆形线圈,固定好AB,同时在直导线和圆形线圈中通以图示方向的电流时,线圈将( )A.向左运动B.向右运动C.向前运动D.向后运动3.如图所示,KN和LM是圆心为O、半径分别为ON和OM的同心圆弧,在O 处有一垂直纸面的载流直导线,电流方向垂直纸面向外,用一根导线围成KLMN回路,当回路中沿图示方向通过电流时(电源未在图中画出),回路( )A.将向左平动B.将向右平动C.将在纸面内绕通过O点并垂直纸面的轴转动D.KL边受到垂直纸面向外的力,MN边受到垂直纸面向里的力题组二安培力作用下导体的平衡和加速4.(浙江金华高二期末)某兴趣小组制作了一个可以测量电流的仪器,其主要原理如图所示。
固定在水平面上的两平行光滑金属导轨间距L=1 m,一金属棒PQ垂直放在两金属导轨上。
轨道置于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度大小B=2 T。
金属棒中点的两侧分别固定劲度系数k=50 N/m的相同轻弹簧。
闭合开关S前,两弹簧为原长,P端的指针对准刻度尺的“0”处;闭合开关S后,金属棒PQ移动,最后静止时指针对准刻度尺右侧“2 cm”处。
弹簧始终处于弹性限度内,下列判断正确的是( )A.电源N端为正极B.闭合开关S稳定后,金属棒PQ静止,电路中电流为1 AC.闭合开关S稳定后,金属棒PQ静止,电路中电流为0.5 AD.闭合开关S后,将滑动变阻器滑片向右移动,金属棒PQ静止时,指针将停在刻度尺“2 cm”的右侧5.(江苏连云港高二期中)绝缘水平桌面位于一竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=1 T,间距L=1 m的平行金属导轨固定在桌面上,左端连接电动势E=15 V、内阻r=1 Ω的电源。
新教材人教版高中物理选择性必修第二册全册各章综合测验 精选配套习题 含解析
高中物理选择性必修第二册各章综合测验1.安培力与洛伦兹力.............................................................................................................. - 1 -2.电磁感应 ........................................................................................................................... - 15 -3.交变电流 ............................................................................................................................ - 27 -4.电磁振荡与电磁波............................................................................................................. - 39 -5.传感器 ................................................................................................................................ - 49 -1.安培力与洛伦兹力时间：90分钟 满分：100分一、单项选择题(本题共8小题，每小题3分，共24分)1．如图所示，一带负电的粒子(不计重力)进入磁场中，图中的磁场方向、速度方向及带电粒子所受的洛伦兹力方向标示正确的是( )2．如图所示，一根导线位于磁感应强度大小为B 、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，其中AB ＝BC ＝CD ＝DE ＝l ，且∠C ＝120°、∠B ＝∠D ＝150°.现给这根导线通入由A 至E 的恒定电流I ，则导线受到磁场作用的合力大小为( )A ．23BIl B.⎝ ⎛⎭⎪⎫2＋32BIl C ．(2＋3)BIl D ．4BIl3．在如图所示的匀强电场和匀强磁场共存的区域内，电子(重力不计)可能沿水平方向向右做直线运动的是( )4.电视显像管原理的示意图如图所示，当没有磁场时，电子束将打在荧光屏正中的O点，安装在管径上的偏转线圈可以产生磁场，使电子束发生偏转．设垂直纸面向里的磁场方向为正方向，若使电子打在荧光屏上的位置由a点逐渐移动到b点，下列变化的磁场能够使电子发生上述偏转的是 ( )5.固定导线c垂直纸面，可动导线ab通以如图所示方向的电流，用测力计悬挂在导线c 的上方，导线c中通以如图所示的电流时，以下判断正确的是( )A．导线a端转向纸外，同时测力计读数减小B．导线a端转向纸外，同时测力计读数增大C．导线a端转向纸里，同时测力计读数减小D．导线a端转向纸里，同时测力计读数增大6.一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，如图所示，如果直导线可以自由地运动且通以方向为由a到b的电流，则导线ab受到安培力的作用后的运动情况为( )A．从上向下看顺时针转动并靠近螺线管B．从上向下看顺时针转动并远离螺线管C．从上向下看逆时针转动并远离螺线管D．从上向下看逆时针转动并靠近螺线管7．1932年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示，这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙，下列说法正确的是( )A．离子从磁场中获得能量B．电场的周期随离子速度增大而增大C．离子由加速器的中心附近射入加速器D．当磁场和电场确定时，这台加速器仅能加速电荷量q相同的离子8．如图所示，将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的离子，从整体上来说呈电中性)喷射入磁感应强度为B的匀强磁场，磁场中有两块正对面积为S，相距为d的平行金属板，与外电阻R相连构成电路．设气流的速度为v，气体的电导率(电阻率的倒数)为g，则流过外电阻R的电流I及电流方向为( )A.BdvR，A→R→B B.BdvR，B→R→AC.BdvSggSR＋d，A→R→B D.BdvSSR＋gd，B→R→A二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分)9．如图所示，虚线左侧的匀强磁场磁感应强度为B1，虚线右侧的匀强磁场磁感应强度为B2，且B1＝2B2，当不计重力的带电粒子从B1磁场区域运动到B2磁场区域时，粒子的( )A．速率将加倍B．轨迹半径将加倍C．周期将加倍D．做圆周运动的角速度将加倍10．如图所示，质量为m的带电绝缘小球(可视为质点)用长为l的绝缘细线悬挂于O点，在悬点O下方有匀强磁场．现把小球拉离平衡位置后从A点由静止释放，则下列说法中正确的是( )A．小球从A至C和从D至C到达C点时，速度大小相等B．小球从A至C和从D至C到达C点时，细线的拉力相等C．小球从A至C和从D至C到达C点时，加速度相同D．小球从A至C和从D至C过程中，运动快慢一样11．一个用于加速质子的回旋加速器，其核心部分如图所示，D形盒半径为R，垂直D 形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为B，两盒分别与交流电源相连．设质子的质量为m、电荷量为q，则下列说法正确的是( )A ．D 形盒之间交变电场的周期为2πm qB B ．质子被加速后的最大速度随B 、R 的增大而增大C ．质子被加速后的最大速度随加速电压的增大而增大D ．质子离开加速器时的最大动能与R 成正比12.如图所示，左右边界分别为PP ′、QQ ′的匀强磁场的宽度为d ，磁感应强度大小为B ，方向垂直于纸面向里，一个质量为m 、电荷量为q 的微观粒子，沿图示方向以速度v 0垂直射入磁场，欲使粒子不能从边QQ ′射出，粒子入射速度v 0的最大值可能是( )A.Bqd mB.2＋2Bqd mC.2－2Bqdm D.2qBd 2m三、非选择题(本题共6小题，共60分)13．(8分)如图所示，虚线框内存在一沿水平方向且与纸面垂直的匀强磁场．现通过测量通电导线在磁场所受的安培力，来测量磁场磁感应强度的大小并判定其方向．所用部分器材已在图中给出，其中D 为位于纸面内的U 形金属框，其底边水平，两侧边竖直且等长；E 为直流电源；R 为电阻箱；为电流表；S 为开关．此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线．(1)在图中画线连接成实验电路图．(2)完成下列主要实验步骤中的填空：①按图接线．②保持开关S 断开，在托盘内加入适量细沙，使D 处于平衡状态，然后用天平称出细沙质量m 1.③闭合开关S ，调节R 的值使电流大小适当，在托盘内重新加入适量细沙，使D ________________，然后读出________________，并用天平称出________________．④用米尺侧量________．(3)用测得的物理量和重力加速度g 表示磁感应强度的大小，可以得出B ＝________________.(4)判定磁感应强度方向的方法：若________，磁感应强度方向垂直纸面向外；反之，磁感应强度方向垂直纸面向里．14．(8分)如图所示，两平行金属导轨间的距离L ＝0.4 m ，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ＝37°，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B ＝0.5 T 、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场．金属导轨的一端接有电动势E ＝4.5 V 、内阻r ＝0.5 Ω的直流电源．现把一个质量m ＝0.04 kg 的导体棒ab 放在金属导轨上，导体棒恰好静止．导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R 0＝2.5 Ω，金属导轨电阻不计，g 取10 m/s 2.已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求：(1)通过导体棒的电流；(2)导体棒受到的安培力大小；(3)导体棒受到的摩擦力大小．15．(8分)在真空中，半径r ＝3×10－2 m 的圆形区域内有匀强磁场，方向如图所示，磁感应强度B ＝0.2 T ．一个带正电的粒子，以初速度v 0＝106 m/s ，从直径ab 的一端a 射入磁场，已知该粒子的比荷q m ＝108C/kg ，不计粒子重力，求：(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径是多少？(2)若要使粒子飞离磁场时有最大偏转角，求入射时v0方向与ab的夹角θ及粒子的最大偏转角β.16．(10分)如图甲所示，M、N为竖直放置彼此平行的两块平板，板间距离为d，两板中央各有一个小孔O、O′正对，在两板间有垂直于纸面方向的磁场，磁感应强度随时间的变化如图乙所示，设垂直纸面向里的磁场方向为正方向．有一群正离子在t＝0时垂直于M板从小孔O射入磁场．已知正离子质量为m、带电荷量为q，正离子在磁场中做匀速圆周运动的周期与磁感应强度变化的周期都为T0，不考虑由于磁场变化而产生的电场的影响，不计离子所受重力．求：(1)磁感应强度B0的大小；(2)要使正离子从O′孔垂直于N板射出磁场，正离子射入磁场时的速度v0的可能值．17.(12分)如图所示，真空室内存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度的大小B＝0.60 T，磁场内有一块足够长的平面感光板ab，板面与磁场方向平行，在距ab的距离l＝16 cm处，有一个点状的α粒子放射源S，它向各个方向发射α粒子，α粒子的速率均为v ＝3.0×106 m/s ，已知α粒子的比荷q m ＝5.0×107C/kg ，现只考虑在纸面内运动的α粒子，不计α粒子重力，求ab 上被α粒子打中的区域的长度．18．(14分)如图所示，平面直角坐标系xOy 中，在第二象限内有一半径R ＝5 cm 的圆，与y 轴相切于点Q (0，5 3 cm)，圆内有匀强磁场，方向垂直于xOy 平面向外．在x ＝－10 cm 处有一个比荷为q m ＝1.0×108C/kg 的带正电的粒子，正对该圆圆心方向发射，粒子的发射速率v 0＝4.0×106 m/s ，粒子在Q 点进入第一象限．在第一象限某处存在一个矩形匀强磁场区域，磁场方向垂直于xOy 平面向外，磁感应强度B 0＝2 T ．粒子经该磁场偏转后，在x 轴M 点(6 cm,0)沿y 轴负方向进入第四象限(不考虑粒子的重力)．求：(1)第二象限圆内磁场的磁感应强度B 的大小．(2)第一象限内矩形磁场区域的最小面积．答案及解析1．解析：A图中带负电的粒子向右运动，掌心向外，四指所指的方向向左，大拇指所指的方向是向下，选项A错误；B图中带负电粒子的运动方向与磁感线平行，此时不受洛伦兹力的作用，选项B错误；C图中带负电的粒子向右运动，掌心向外，四指所指的方向向左，大拇指所指的方向是向下，选项C正确；D图中带负电的粒子向上运动，掌心向里，四指应向下，大拇指的方向向左，选项D错误．答案：C2．解析：据题图和几何关系求得A、E两点间的距离为：L等＝(2＋3)l.据安培力公式得F＝BIL等＝(2＋3)BIl，故A、B、D错误，C正确．答案：C3．解析：在A图中，电子向右运动，受力如图电子做曲线运动，A错误；在B图中，电子只受向左的电场力，不受洛伦兹力，只要电子v足够大，可以向右做匀减速直线运动，通过电磁场，B正确；在C图中，向右运动电子所受电场力，洛伦兹力均竖直向下，与v不共线，做曲线运动，C错误；在D图中，向右运动电子所受电场力，洛伦兹力均竖直向上，与v不共线，做曲线运动，D错误．答案：B4．解析：电子偏转到a点时，根据左手定则可知，磁场方向垂直纸面向外，对应的B t图的图线应在t轴下方，C、D错误；电子偏转到b点时，根据左手定则可知，磁场方向垂直纸面向里，对应的B t图的图线应在t轴上方，A正确、B错误．答案：A5．解析：导线c中电流产生的磁场在右边平行纸面斜向左上，在左边平行纸面斜向左下，在ab左右两边各取一小电流元，根据左手定则，左边的电流元所受的安培力方向向外，右边的电流元所受安培力方向向里，知ab导线逆时针方向(从上向下看)转动．当ab导线转过90°后，两导线电流为同向电流，相互吸引，导致测力计的读数变大，故B正确，A、C、D 错误．答案：B6．解析：先由安培定则判断通电螺线管的南、北两极，找出导线左、右两端磁感应强度的方向，并用左手定则判断这两端受到的安培力的方向，如图甲所示．可以判断导线受到磁场力作用后从上向下看按逆时针方向转动，再分析导线转过90°时导线位置的磁场方向，再次用左手定则判断导线所受磁场力的方向，如图乙所示，可知导线还要靠近螺线管，所以D 正确，A、B、C错误．答案：D7．解析：离子在电场力作用下，从电场中获得能量，而洛伦兹力始终与速度的方向垂直，所以洛伦兹力不做功，离子不能从磁场中获得能量，A 错误；离子最终的速度与回旋半径成正比，要使半径最大，应使离子从中心附近射入加速器，C 正确；加速离子时，交变电场的周期与离子在磁场中运动的周期相等，离子在磁场中运动的周期T ＝2πm qB，与离子速度无关，与离子的比荷有关，当磁场和电场确定时，这台加速器仅能加速比荷相同的离子，B 、D 错误．答案：C8．解析：由左手定则知，正离子向上偏，负离子向下偏，故电流方向为A →R →B ，设带电离子电荷量为q ，由q E d ＝qvB ，I ＝E R ＋r ，r ＝ρd S ，ρ＝1g ，联立解得I ＝BdvSg gSR ＋d ，故选C. 答案：C9．解析：带电粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，轨迹半径R ＝mvqB ，周期T ＝2πm qB，角速度ω＝2πT ＝qB m，洛伦兹力不做功，B 1＝2B 2，故由B 1进入B 2后v 不变，R 加倍，T 加倍，ω减半，B 、C 正确．答案：BC10．解析：由题意可知，当进入磁场后，才受到洛伦兹力作用，且力的方向与速度垂直，所以只有重力做功，则小球从A 至C 和从D 至C 到达C 点时，速度大小相等，加速度相同，从A 至C 和从D 至C 过程中，运动快慢也一样，A 、C 、D 正确；由于进出磁场的方向不同，由左手定则可知，洛伦兹力方向不同，所以细线的拉力的大小不同，故B 错误．答案：ACD11．解析：D 形盒之间交变电场的周期等于质子在磁场中运动的周期，A 项正确；由r ＝mvqB 得：当r ＝R 时，质子有最大速度v m ＝qBR m，即B 、R 越大，v m 越大，v m 与加速电压无关，B 正确，C 错误；质子离开加速器时的最大动能E km ＝12mv 2m ＝q 2B 2R 22m，故D 错误． 答案：AB12．解析：粒子射入磁场后做匀速圆周运动，由R ＝mv 0qB知，粒子的入射速度v 0越大，R 越大．当粒子的径迹和边界QQ ′相切时，粒子刚好不从QQ ′射出，此时其入射速度v 0应为最大．若粒子带正电，其运动轨迹如图甲所示(此时圆心为O 点)，容易看出R 1－R 1sin (90°－45°)＝d ，将R 1＝mv 0qB 代入得v 0＝2＋2Bqd m，选项B 正确；若粒子带负电，其运动轨迹如图乙所示(此时圆心为O ′点)，容易看出R 2＋R 2cos 45°＝d ，将R 2＝mv 0qB代入得v 0＝2－2Bqdm，选项C 正确．答案：BC 13.解析：(1)根据实验目的和电磁天平的原理，将电源、开关、电阻箱、电流表及U 形金属框串联起来，连接成如答图所示的电路图．(2)设金属框质量为M ，托盘质量为m 0，第一次操作中未接通电源时由平衡条件得Mg ＝(m 0＋m 1)g ；第二次接通电源后，重新加入适量细沙，使D 重新处于平衡状态，然后读出电流表的示数I ，用天平称出此时细沙的质量m 2，并测量出金属框底部的长度l .(3)若金属框受到的安培力竖直向下，由平衡条件得BIl ＋Mg ＝(m 0＋m 2)g ，两式联立解得B ＝m 2－m 1g Il .若金属框受到的安培力竖直向上，则B ＝m 1－m 2g Il .综上可得B ＝|m 2－m 1|Ilg . (4)若m 2>m 1，则由左手定则可知磁感应强度方向垂直纸面向外，反之，磁感应强度方向垂直纸面向里．答案：(1)如解析图所示(1分) (2)③重新处于平衡状态(1分) 电流表的示数I (1分) 此时细沙的质量m 2(1分) ④D 的底边长度l (1分) (3)|m 2－m 1|Ilg (2分) (4)m 2>m 1(1分)14．解析：(1)根据闭合电路欧姆定律I ＝ER 0＋r＝1.5 A ．(2分)(2)导体棒受到的安培力F 安＝BIL ＝0.3 N ．(2分)(3)导体棒受力分析如图，将重力正交分解F 1＝mg sin 37°＝0.24 N ，(1分)F 1<F 安，根据平衡条件，mg sin 37°＋F f ＝F 安，(1分)解得F f ＝0.06 N ．(2分)答案：(1)1.5 A (2)0.3 N (3)0.06 N15．解析：(1)粒子射入磁场后，由于不计重力，所以洛伦兹力充当其做圆周运动需要的向心力，根据牛顿第二定律有：qv 0B ＝mv 20R(2分)得R ＝mv 0qB＝5×10－2m ．(2分)(2)粒子在圆形磁场区域的运动轨迹为一段半径R ＝5 cm 的圆弧，要使偏转角最大，就要求这段圆弧对应的弦最长，即为场区的直径，粒子运动轨迹的圆心O ′在ab 弦的中垂线上，如图所示，由几何关系知sin θ＝r R＝0.6，所以θ＝37°，(2分)而最大偏转角β＝2θ＝74°.(2分)答案：(1)5×10－2m (2)θ＝37° β＝74°16．解析：(1)正离子射入磁场，洛伦兹力提供向心力，qv 0B 0＝mv 20r，(2分)正离子做匀速圆周运动的周期T 0＝2πrv 0，(1分)联立两式解得磁感应强度B 0＝2πm qT 0.(2分)(2)要使正离子从O ′孔垂直于N 板射出磁场，v 0的方向应如图所示，当正离子在两板之间只运动一个周期，即t ＝T 0时，有r ＝d4，(1分)当正离子在两板之间运动n 个周期，即t ＝nT 0时，有r ＝d4n(n ＝1,2,3，…)，(2分)联立解得正离子的速度的可能值为v 0＝B 0qr m ＝πd 2nT 0(n ＝1,2,3，…)．(2分)答案：(1)2πm qT 0 (2)πd 2nT 0(n ＝1,2,3，…)17．解析：α粒子带正电，故在磁场中沿逆时针方向做匀速圆周运动，用R 表示其轨迹半径，有qvB ＝m v 2R，(2分)可得R ＝mv qB，(1分)代入数值得R ＝10 cm ，(1分) 则2R >l >R .(1分)由于α粒子的速率一定，轨迹半径一定，则由定圆旋转法作出α粒子运动的临界轨迹如图所示，其中SP 垂直于ab ，在P 1点α粒子的运动轨迹与ab 板相切，即P 1点为ab 上被α粒子打中区域的左边界，由几何知识有P 1P ＝ R 2－l －R2，(2分)P 2点为ab 上被α粒子打中区域的右边界， SP 2＝2R ，由几何关系得PP 2＝2R2－l 2，(2分)所求长度为P 1P 2＝P 1P ＋PP 2，(1分) 代入数据得P 1P 2＝20 cm.(2分) 答案：20 cm18．解析：(1)画出粒子的运动轨迹，如图所示 作O 1P 1垂直于PO ，由几何关系知∠O 1OP ＝60°(2分)设粒子在第二象限圆内磁场做匀速圆周运动的半径为r 1，由几何关系有tan 60°＝r 1R(2分)由洛伦兹力提供向心力得qv 0B ＝m v 20r 1(2分)解得B ＝4315T.(2分)(2)粒子在第一象限内转过14圆周，设轨迹半径为r 2，由洛伦兹力提供向心力得qv 0B 0＝m v 20r 2(2分)答图中的矩形面积即最小磁场区域面积，由几何关系得S min ＝2r 2⎝ ⎛⎭⎪⎫r 2－22r 2(2分) 联立解得矩形磁场区域的最小面积为S min ＝4(2－1)cm 2.(2分) 答案：(1)4315T (2)4(2－1)cm22.电磁感应时间：90分钟 满分：100分一、单项选择题(本题共8小题，每小题3分，共24分)1.一平面线圈用细杆悬于P 点，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动，已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置Ⅰ和位置Ⅱ时，顺着磁场的方向看去，线圈中的感应电流的方向分别为( )A ．逆时针方向 逆时针方向B ．逆时针方向 顺时针方向C ．顺时针方向 顺时针方向D ．顺时针方向 逆时针方向2.如图所示，在一蹄形磁铁下面放一个铜盘，铜盘和磁铁均可以自由绕OO ′轴转动，两磁极靠近铜盘，但不接触．当磁铁绕轴转动时，铜盘将( )A ．以相同的转速与磁铁同向转动B ．以较小的转速与磁铁同向转动C ．以相同的转速与磁铁反向转动D ．静止不动3.如图所示，空间有一垂直于纸面向里的匀强磁场，一长为L 的直金属棒与磁感应强度方向垂直，当它以速度v 沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时，棒两端的感应电动势大小为E ；将此棒弯成一半圆形置于与磁感应强度相垂直的平面内，当它沿垂直直径的方向以速度v 运动时，棒两端的感应电动势大小为E ′，则E ′E等于( )A.π2B.2πC．1 D.1π4.如图所示电路中，L a、L b两灯相同，闭合开关S电路达到稳定后两灯一样亮，则( )A．当S断开的瞬间，L a、L b两灯中电流立即变为零B．当S断开的瞬间，L a、L b两灯中都有向右的电流，两灯不立即熄灭C．当S闭合的瞬间，L a比L b先亮D．当S闭合的瞬间，L b比L a先亮5.如图所示，条形磁铁从高h处自由下落，中途穿过一个固定的空心线圈．开关S断开，条形磁铁至落地用时t1，落地时速度为v1；S闭合，条形磁铁至落地用时t2落地时速度为v2，则它们的大小关系正确的是( )A．t1＞t2，v1＞v2 B．t1＝t2，v1＝v2C．t1＜t2，v1＜v2 D．t1＜t2，v1＞v26．如图甲所示，面积S＝1 m2的导体圆环内通有垂直于圆平面向里的磁场，磁场的磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示(B取向里为正)，以下说法正确的是( )A．环中没有产生感应电流B．环中产生顺时针方向的感应电流C．环中产生的感应电动势大小为1 VD．环中产生的感应电动势大小为2 V7．如图所示，将两块水平放置的金属板用导线与一线圈连接，线圈中存在方向竖直向上、大小变化的磁场，两板间有一带正电的油滴恰好处于静止状态，则磁场的磁感应强度B随时间t变化的图像是( )8.如图所示，A是一边长为L的正方形导线框．虚线框内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁场宽度为3L.线框的bc边与磁场左右边界平行且与磁场左边界的距离为L.现维持线框以恒定的速度v沿x轴正方向运动．规定磁场对线框作用力沿x轴正方向为正，且在图示位置时为计时起点，则在线框穿过磁场的过程中，磁场对线框的作用力随时间变化的图像正确的是( )二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分)9．如图甲所示，10匝的线圈内有一垂直纸面向里的磁场，线圈的磁通量在按图乙所示规律变化，下列说法正确的是( )A．电压表读数为10 VB．电压表读数为15 VC ．电压表“＋”接线柱接A 端D ．电压表“＋”接线柱接B 端10．如图所示，纸面内有一矩形导体闭合线框abcd ，ab 边长大于bc 边长，置于垂直纸面向里、边界为MN 的匀强磁场外，线框两次匀速地完全进入磁场，两次速度大小相同，方向均垂直于MN .第一次ab 边平行MN 进入磁场，线框上产生的热量为Q 1，通过线框导体横截面积的电荷量为q 1；第二次bc 边平行于MN 进入磁场，线框上产生的热量为Q 2，通过线框导体横截面的电荷量为q 2，则( )A ．Q 1>Q 2B ．q 1>q 2C ．q 1＝q 2D ．Q 1＝Q 211．如图甲为电动汽车无线充电原理图，M 为受电线圈，N 为送电线圈．图乙为受电线圈M 的示意图，线圈匝数为n ，电阻为r ，横截面积为S ，两端a 、b 连接车载变流装置，匀强磁场平行于线圈轴线向上穿过线圈．下列说法正确的是( )A ．只要受电线圈两端有电压，送电线圈中的电流一定不是恒定电流B ．只要送电线圈N 中有电流流入，受电线圈M 两端一定可以获得电压C ．当线圈M 中磁感应强度均匀增加时，M 中有电流从a 端流出D ．若Δt 时间内，线圈M 中磁感应强度均匀增加ΔB ，则M 两端的电压为nS ΔBΔt12．如图所示，在水平桌面上放置两条相距l 的平行粗糙且无限长的金属导轨ab 与cd ，阻值为R 的电阻与导轨的a 、c 端相连．金属滑杆MN 垂直于导轨并可在导轨上滑动，且与导轨始终接触良好．整个装置放于匀强磁场中，磁场的方向竖直向上，磁感应强度的大小为B .滑杆与导轨电阻不计，滑杆的中点系一不可伸长的轻绳，绳绕过固定在桌边的光滑轻滑轮后，与一质量为m 的物块相连，拉滑杆的绳处于水平拉直状态．现若由静止开始释放物块，用I 表示稳定后回路中的感应电流，g 表示重力加速度，设滑杆在运动中所受的摩擦阻力恒为F f ，则在物块下落过程中( )A ．物块的最终速度为mg －F f RB 2l 2B ．物块的最终速度为I 2Rmg －F fC ．稳定后物块重力的功率为I 2R D ．物块重力的最大功率可能大于mg mg －F f RB 2l 2三、非选择题(本题共6小题，共60分)13．(6分)观察如图实验装置，实验操作中，当导体棒AB 沿着磁感线方向上下运动时，电流计指针________(选填“偏转”或“不偏转”)；当导体棒AB 垂直磁感线方向左右运动时，电流计指针________(选填“偏转”或“不偏转”)；若流入电流计的电流从右接线柱进入，指针就往右偏转，则为使图中电流计指针往左偏转，导体棒AB 应往________(选填“上”“下”“左”“右”)运动．14．(8分)我们可以通过实验探究电磁感应现象中感应电流方向的决定因素和其所遵循的物理规律．以下是实验探究过程的一部分．(1)如图甲所示的实验装置，当磁铁的N 极向下运动时，发现电流表指针偏转，若要探究线圈中产生的感应电流的方向，必须知道________．(2)如图乙所示，实验中发现闭合开关时，电流表指针向右偏转．电路稳定后，若向左移动滑动变阻器的滑片，则电流表指针向________偏转；若将线圈A 抽出，则电流表指针向________偏转．(填“左”或“右”)15．(7分)如图所示，电阻为0.1 Ω的正方形单匝线圈abcd 的边长为0.2 m ，bc 边与匀强磁场边缘重合．磁场的宽度等于线圈的边长，磁感应强度大小为0.5 T ．在水平拉力作用下，线圈以8 m/s 的速度向右穿过磁场区域．求线圈在上述过程中(1)感应电动势的大小E；(2)所受拉力的大小F；(3)感应电流产生的热量Q.16．(9分)如图甲所示，平行长直金属导轨水平放置，间距L＝0.4 m．导轨右端接有阻值R＝1 Ω的电阻．导体棒垂直放置在导轨上，且接触良好，导体棒及导轨的电阻均不计，导轨间正方形区域abcd内有方向竖直向下的匀强磁场，bd连线与导轨垂直，长度也为L.从0时刻开始，磁感应强度B的大小随时间t变化，规律如图乙所示；同一时刻，棒从导轨左端开始向右匀速运动，1 s后刚好进入磁场，若使棒在导轨上始终以速度v＝1 m/s做直线运动，求：(1)棒进入磁场前，回路中的电动势E.(2)棒在运动过程中受到的最大安培力F.17．(14分)如图所示，空间存在B＝0.5 T、方向竖直向下的匀强磁场，MN、PQ是水平放置的平行长直导轨，其间距L＝0.2 m，电阻R＝0.3 Ω接在导轨一端，ab是跨接在导轨上质量m＝0.1 kg、电阻r＝0.1 Ω的导体棒，已知导体棒和导轨间的动摩擦因数为0.2.从零时刻开始，对ab棒施加一个大小为F＝0.45 N、方向水平向左的恒定拉力，使其从静止开始沿导轨滑动，过程中棒始终保持与导轨垂直且接触良好，求：(1)导体棒所能达到的最大速度；(2)试定性画出导体棒运动的速度—时间图像．18．(16分)如图所示，平行倾斜光滑导轨与足够长的平行水平光滑导轨平滑连接，导轨电阻不计．质量分别为m 和12m 的金属棒b 和c 静止放在水平导轨上，b 、c 两棒均与导轨垂直．图中de 虚线往右有范围足够大、方向竖直向上的匀强磁场．质量为m 的绝缘棒a 垂直于倾斜导轨静止释放，释放位置与水平导轨的高度差为h .已知绝缘棒a 滑到水平导轨上与金属棒b 发生弹性正碰，金属棒b 进入磁场后始终未与金属棒c 发生碰撞．重力加速度为g ，求：(1)绝缘棒a 与金属棒b 发生弹性正碰后分离时两棒的速度大小； (2)金属棒b 进入磁场后，其加速度为其最大加速度的一半时的速度大小； (3)两金属棒b 、c 上最终产生的总焦耳热．。
人教版选择性必修第二册课后作业第一章安培力与洛伦兹力 1.2磁场对运动电荷的作用力 word版含解析答案
新人教版选择性必修第二册课后作业第一章安培力与洛伦兹力磁场对运动电荷的作用力一、选择题1.在如图所示的四幅图中,正确标明了带正电的粒子所受洛伦兹力方向的是()2.如图所示,在真空中,水平导线中有恒定电流I通过,导线的正下方有一质子的初速度方向与导线中电流方向相同,则质子可能的运动情况是( )A.沿路径a运动B.沿路径b运动C.沿路径c运动D.沿路径d运动3.初速度为v0的电子,沿平行于通电长直导线的方向射出,直导线中电流方向与电子初速度方向如图,则()A.电子将向左偏转,速率不变B.电子将向左偏转,速率改变C.电子将向右偏转,速率不变D.电子将向右偏转,速率改变4.每时每刻都有大量带电的宇宙射线向地球射来,地球磁场可以有效地改变这些射线中大多数带电粒子的运动方向,使它们不能到达地面,这对地球上的生命有十分重要的意义。
假设有一个带正电的宇宙射线粒子正垂直于地面向赤道射来,在地磁场的作用下,它将( )A.向东偏转B.向南偏转C.向西偏转D.向北偏转5.如图所示,a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线,它们位于同一圆的两条相互垂直的直径的四个端点上,导线中通有大小相同的电流,方向如图。
一带负电的粒子从圆心O沿垂直于纸面向里的方向运动,它所受洛伦兹力的方向是( )A.从O指向aB.从O指向bC.从O指向cD.从O指向d6.两个带电粒子以相同的速度沿垂直磁感线的方向进入同一匀强磁场,两粒子质量之比为1∶4,电荷量之比为1∶2,则两带电粒子所受洛伦兹力之比为( )A.2∶1B.1∶1C.1∶2D.1∶47.如图所示,M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点,O为半圆弧的圆心,在O点存在垂直纸面向里匀速运动的电子束,∠MOP=60°。
在M、N处各有一条长直导线垂直穿过纸面,导线中通有大小相等的恒定电流,方向如图所示,这时O点的电子受到的洛伦兹力大小为F1。
若将M处长直导线移至P 处,则O点的电子受到的洛伦兹力大小为F2。
高中物理(新人教版)选择性必修二同步习题：质谱仪与回旋加速器(同步习题)【含答案及解析】
第一章安培力与洛伦兹力4 质谱仪与回旋加速器基础过关练题组一质谱仪1.(2020江苏泰州高二期末)如图,一束正离子先后经过速度选择器和匀强磁场区域,则在速度选择器中沿直线运动且在匀强磁场中偏转半径相等的离子具有相同的( )A.电荷量和质量B.质量和动能C.速度和比荷D.速度和质量2.(2020浙江温州十校联合体高二上期中)如图是质谱仪的工作原理示意图。
带电粒子被加速电场加速后,进入速度选择器。
速度选择器内正交的匀强磁场和匀强电场的磁感应强度和电场强度分别为B和E。
平板S上有可让粒子通过的狭缝P 和记录粒子位置的胶片A1A2。
平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场。
下列表述正确的是( )A.该带电粒子带负电B.速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里C.能通过狭缝P的带电粒子的速率等于BED.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,粒子的比荷越大3.质谱仪的两大重要组成部分是加速电场和偏转磁场。
如图所示为质谱仪的原理图,设想有一个静止的质量为m、带电荷量为q的粒子(不计重力),经电压为U的加速电场加速后垂直进入磁感应强度为B的偏转磁场中,带电粒子打到底片上的P 点,设OP=x,则下列能正确反映x与U之间的函数关系的是( )题组二回旋加速器4.(多选)回旋加速器是加速带电粒子的装置,其核心部分是分别与高频交流电源两极相连的两个D形金属盒,两盒间的狭缝中有周期性变化的电场,使带电粒子在通过狭缝时都能得到加速。
两D形金属盒处于垂直于盒底面的匀强磁场中,如图所示。
要增大带电粒子射出时的动能(重力不计),下列方法可行的是( )A.增大交变电压B.增大磁感应强度C.改变磁场方向D.增大D形盒的半径5.(2020福建师大附中高二期末)(多选)回旋加速器的原理如图所示,它由两个铜质D形盒D1、D2构成,其间留有空隙。
下列说法正确的是( )A.回旋加速器所接交变电压的周期等于带电粒子做匀速圆周运动周期的一半B.利用回旋加速器加速带电粒子,要增大粒子的最终能量,应尽可能增大磁感应强度B和D形盒的半径RC.回旋加速器的加速电压越大,带电粒子获得的最大动能越大D.粒子每次经过两D形盒间的狭缝时,电场力对粒子做功一样多能力提升练题组一涉及质谱仪的计算问题1.(2020山东青岛二中高二期中,)用质谱仪分析比质子重很多倍的离子,其示意图如图所示,其中加速电压恒定。
人教版高中物理选择性必修第2册 第一章 安培力与洛伦兹力 2 磁场对运动电荷的作用力
洛伦兹力与安培力的区别和联系
区别
联系
①洛伦兹力是指单个运动电荷所受到的磁场 ①安培力是洛伦兹力的宏观表现,洛伦兹力是
力,安培力是指电流(即大量定向移动的电荷)所 安培力的微观解释;
受到的磁场力;
决定洛伦兹力方向的三个因素 电荷的电性(正、负)、速度方向、磁感应强度的方向。三个因素决定洛伦兹力的 方向,如果只让一个因素相反,则洛伦兹力方向必定相反;如果同时让两个因素相反, 则洛伦兹力方向将不变。
F、B、v三者方向间的关系 电荷运动方向和磁场方向间没有因果关系,两者关系是不确定的。电荷运动方向 和磁场方向确定洛伦兹力方向,F⊥B,F⊥v,即F垂直于B和v所决定的平面。
B
同,也可沿直线穿出右侧的小孔S2,而其他速度的粒子要么上偏,要么下偏,无法穿出 S2。因此利用这个装置可以达到选择某一速度带电粒子的目的,故称为速度选择 器。
磁流体发电机 如图甲所示,将一束等离子体(即高温下电离的气体,含有大量带正电和带负电的粒 子,从整体上来说呈电中性)喷射入匀强磁场,磁场中有两块金属板A、B,则高速射 入的粒子在洛伦兹力的作用下向A、B两板聚集,使两板间产生电势差。若平行金 属板间距为d,匀强磁场的磁感应强度为B,等离子体流速为v,气体从一侧垂直磁场 射入板间,不计气体电阻,外电路电阻为R,运动的带电粒子在磁场中受洛伦兹力作 用发生偏转,正、负粒子分别到达B、A极板(B为电源正极,故电流方向从b到a), 使A、B板间产生匀强电场,在电场力的作用下偏转逐渐减弱,当等离子体不发生偏 转即匀速穿过时,如图乙所示,有qvB=qE,所以此时两极板间最大电压U=Ed=Bdv,据 闭合电路欧姆定律可得最大电流I= Bdv 。
2025版新教材高中物理第1章安培力与洛伦兹力核心素养提升新人教版选择性必修第二册
核心素养提升情境1CT 扫描——模型建构1.CT 扫描是计算机X 射线断层扫描技术的简称，CT 扫描机可用于对多种病情的探测．图(a)是某种CT 机主要部分的剖面图，其中X 射线产生部分的示意图如图(b)所示．图(b)中M 、N 之间有一电子束的加速电场，虚线框内有匀强偏转磁场；经调整后电子束从静止起先沿带箭头的实线所示的方向前进，打到靶上，产生X 射线(如图中带箭头的虚线所示)；将电子束打到靶上的点记为P 点，则( )A ．M 处的电势高于N 处的电势B ．增大M 、N 之间的加速电压可使P 点左移C ．偏转磁场的方向垂直于纸面对外D ．增大偏转磁场磁感应强度的大小可使P 点左移 情境2霍尔推动器——模型建构2.[2024·广东广州天河区一模](多选)据报道，我国空间站(图甲)安装了现代最先进的霍尔推动器用以空间站的轨道维持．如图乙所示，在很窄的某圆环空间内有沿半径向外的磁场1，其磁感应强度大小可近似认为到处相等；垂直圆环平面同时加有匀强磁场2和匀强电场(图中没画出)，磁场1与磁场2的磁感应强度大小相等．已知电子电荷量为e ，质量为m ，若电子恰好可以在圆环内沿顺时针方向做半径为R 、速率为v 的匀速圆周运动．则以下说法正确的是( )A ．电场方向垂直环平面对外B ．电子做匀速圆周运动的周期为2πRvC ．垂直环平面的磁感应强度大小为mv eRD ．电场强度大小为mv 2eR情境3离子推动器——模型建构3.[2024·江苏淮安高二上期末]如图1所示的离子推动器，是太空飞行器常用的动力系统，图2为其简化原理图．截面半径为R 的圆柱腔分为两个区，Ⅰ为电离区，用高速电子轰击氙粒子，使其电离获得一价正离子，Ⅰ区内有轴向的匀强磁场，磁感应强度大小为B ，在离轴线R3处的C 点持续射出电子，假设电子仅在垂直于轴线的横截面上运动，如图3所示，磁场的方向垂直于纸面对外，电子的初速度方向与中心O 点和C 点的连线成α角，电子能到达的区域越大，电离效果越好．Ⅱ为加速区，两侧面间的电压为U ，Ⅰ区产生的正离子以接近零的初速度进入Ⅱ区，获得肯定速率后从右侧喷出．已知电子质量为m 、电荷量为e ，正离子质量为M .(1)求正离子从右侧喷出的速率；(2)若单位时间内从右侧喷出的离子为N 个，求推动器获得的动力；(3)当α为30°时，要获得更好的电离效果，求射出电子的最大速率v max .情境4“数学圆”法在磁场中的应用4.[2024·湖南校联考](多选)一有界匀强磁场的磁感应强度大小为B 、方向垂直于纸面对外，其边界如图中虚线所示，其中射线bc 足够长，∠abc ＝135°，其他地方磁场的范围足够大．一束质量为m 、电荷量为q 的带正电粒子，在纸面内从a 点垂直于ab 射入磁场，这些粒子具有各种速率，不计粒子重力和粒子之间的相互作用，以下说法正确的是( )A ．从ab 边射出的粒子在磁场中运动的时间都相等B ．从a 点入射的粒子速度越大，在磁场中运动的时间越长C ．粒子在磁场中的最长运动时间不大于πmqBD ．粒子在磁场中的最长运动时间不大于3πm2qB5．[2024·山东济南市联考](多选)利用磁聚焦和磁控束可以变更一束平行带电粒子的宽度，人们把此原理运用到薄膜材料制备上，使芯片技术得到飞速发展．如图，宽度为r 0的带正电粒子流水平向右射入半径为r 0的圆形匀强磁场区域，磁感应强度大小为B 0，这些带电粒子都将从磁场圆上O 点进入正方形区域，正方形过O 点的一边与半径为r 0的磁场圆相切．在正方形区域内存在一个面积最小的匀强磁场区域，使汇聚到O 点的粒子经过该磁场区域后宽度变为2r 0，且粒子仍沿水平向右射出，不考虑粒子间的相互作用力及粒子的重力，下列说法正确的是( )A ．正方形区域中匀强磁场的磁感应强度大小为2B 0，方向垂直于纸面对里 B ．正方形区域中匀强磁场的磁感应强度大小为12B 0，方向垂直于纸面对里C.正方形区域中匀强磁场的最小面积为2(π－2)r 20 D ．正方形区域中匀强磁场的最小面积为π－22r 2核心素养提升1．答案：D解析：电子在M 、N 间受向右的静电力，电场方向向左，故M 处的电势低于N 处的电势，故A 错误；加速电压增大，可使电子获得更大的速度，依据r ＝mvqB可知，电子在磁场中做圆周运动的半径变大，P 点右移，故B 错误；电子受到的洛伦兹力方向向下，依据左手定则，可推断磁场的方向垂直于纸面对里，故C 错误；依据r ＝mv qB，B 增大，可使电子在磁场中做圆周运动的半径变小，P 点左移，故D 正确．2．答案：BCD 解析：依据左手定则可知电子在圆环内受到沿半径向外的磁场1的洛伦兹力方向垂直环平面对里，电子受到的电场力须要与该洛伦兹力平衡，电场力方向应垂直环平面对外，由于电子带负电，故电场方向垂直环平面对里，A 错误；电子在圆环内沿顺时针方向做半径为R 、速率为v 的匀速圆周运动，则电子运动周期为T ＝2πRv，B 正确；电子在圆环内受到磁场2的洛伦兹力供应电子做匀速圆周运动的向心力，则有evB ＝m v 2R ，解得B ＝mveR ，C 正确；电子在垂直环平面方向受力平衡，则有eE ＝evB ，解得E ＝mv 2eR，D 正确．3．答案：(1)2eUM (2)N 2eUM (3)8eBR15m解析：(1)依据动能定理得eU ＝12Mv ′2，解得v ′＝2eUM.(2)依据动量定理，时间t 内，对从右侧喷出的离子，有Ft ＝nMv ′， 其中喷出的离子数n ＝Nt ，解得F ＝NMv ′＝N 2eUM ，依据牛顿第三定律可得，推动器获得的动力F ′＝F ＝N 2eUM .(3)如图所示，当电子轨迹与横截面圆内切时，电子能到达的区域最大，电离效果最好． 依据几何关系得OA ＝R －r ，OC ＝R3，AC ＝r ，依据余弦定理得⎝ ⎛⎭⎪⎫R 32＋r 2－2×R 3×r cos (90°－α)＝(R －r )2，当α为30°时，解得r ＝815R ，依据洛伦兹力供应向心力，有ev max B ＝mv 2max r ，解得v max ＝8eBR15m.4．答案：AD解析：画出带电粒子在磁场中运动的动态分析图，如图所示，当粒子都从ab 边射出，则运动轨迹都是半圆周，运动时间都相等，为πmqB，当粒子都从bc 边射出，则速度越大，轨道半径越大，对应的圆心角越大，运动时间越长，运动时间大于πmqB，故A 正确，B 错误；当粒子的速度足够大，半径足够大时，l 远小于r ，这时圆心角大小趋近于270°，因此粒子在磁场中最长运动时间小于3πm2qB，故C 错误，D 正确．5．答案：BC 解析：依据磁聚焦原理，粒子在半径为r 0的圆形磁场区域中运动，粒子运动的轨迹半径为r 0，有qB 0v ＝m v 2r 0，解得B 0＝mvqr 0要使汇聚到O 点的粒子经正方形区域内的磁场偏转后宽度变为2r 0，且粒子仍沿水平向右射出，作出轨迹如图所示，由几何关系可知粒子的轨迹半径2r 0，正方形中磁场区域内应当为圆形磁场的一部分，有qB 1v ＝m v 22r 0，解得B 1＝mv2qr 0比较可得B 1＝12B 0由左手定则可知，方向垂直纸面对里，A 错误，B 正确；如图，磁场区域的最小面积为S 2＝2(π－2)r 20 ，C 正确，D 错误．故选BC.。
高中物理(新人教版)选择性必修二同步习题：磁场中的多解性和周期性问题(同步习题)【含答案及解析】
第一章安培力与洛伦兹力专题强化练2 磁场中的多解性和周期性问题一、选择题1.(2020江西南昌十中高二月考,)(多选)如图所示,A点的离子源在纸面内沿垂直OQ的方向向上射出一束负离子,重力忽略不计。
为把这束负离子约束在OP之下的区域,可加垂直纸面的匀强磁场。
已知O、A间的距离为s,负离子的比荷为qm,速率为v,OP与OQ间夹角为30°。
则所加磁场的磁感应强度B应满足(深度解析)A.垂直纸面向里,B>mv3qs B.垂直纸面向里,B>mvqsC.垂直纸面向外,B>3mvqs D.垂直纸面向外,B>mvqs2.()(多选)如图所示,直线MN与水平方向成60°角,MN的右上方存在垂直纸面向外的匀强磁场,左下方存在垂直纸面向里的匀强磁场,两磁场的磁感应强度大小均为B。
一粒子源位于MN上的a点,能水平向右发射不同速率、质量为m(重力不计)、电荷量为q(q>0)的同种粒子,所有粒子均能通过MN上的b点,已知ab=L,则粒子的速度可能是( )A.√3qBL6m B.√3qBL3mC.√3qBL2mD.√3qBLm3.(2020黑龙江哈尔滨六中高三期末,)如图所示,边长为l的等边三角形ACD内、外分布着方向相反的匀强磁场,磁感应强度大小均为B。
顶点A处有一粒子源,能沿∠CAD的平分线方向发射不同速度的粒子,粒子质量均为m,电荷量均为+q,不计粒子重力。
则粒子以下列哪一速度发射时不能通过D点( )A.qBl4m B.qBl2mC.3qBl4mD.qBlm4.(2020四川遂宁高二期末,)(多选)如图所示,在x>0、y>0区域的真空中有方向垂直于xOy平面向里的匀强磁场,磁感应强度的大小为B。
现有一质量为m、电荷量为q的带电粒子,从x轴上的P点沿着与x轴成30°角的方向以任意大小的速度v射入磁场。
不计粒子重力,则下列说法中正确的是( )A.只要粒子的速度大小合适,粒子就可以通过坐标原点B.粒子在磁场中运动所经历的时间可能为3πm2qBC.粒子在磁场中运动所经历的时间可能为πmqBD.粒子在磁场中运动所经历的时间可能为πm3qB二、非选择题5.(2020重庆西南大学附中高三月考,)如图1所示,在矩形ABCD区域里存在垂直于纸面方向的磁场,规定垂直纸面向里为磁场正方向,磁感应强度B按如图2所示规律变化。
【精准解析】22021学年物理人教版选择性必修第二册：第一章 安培力与洛伦兹力+测评
第一章测评(时间:90分钟满分:100分)一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分。
每个小题中只有一个选项是正确的)1.下列关于电场和磁场的说法正确的是()A.电场线和磁感线都是封闭曲线B.电场线和磁感线都是不封闭曲线C.通电导线在磁场中一定受到磁场力的作用解析磁感线是封闭曲线,电场线不是封闭曲线,选项A、B错误;当通电导线与磁场方向平行时,不受磁场力的作用,但电荷在电场中一定受到静电力的作用,选项C错误,选项D正确。
答案D2.如图所示,ab、cd是两根在同一竖直平面内的直导线,在两导线中央悬挂一个小磁针,静止时小磁针和直导线在同一竖直平面内,当两导线中通以大小相等的电流时,小磁针N极垂直纸面向里转动,则两导线中的电流方向()A.一定都向上B.一定都向下C.ab中电流向下,cd中电流向上,cd中电流向下解析小磁针的N极垂直纸面向里偏转,说明两导线间的磁场方向垂直纸面向里,由安培定则可以判断,ab中电流向上,cd中电流向下。
答案D3.磁场中某区域的磁感线如图所示,则()A.A、B两处的磁感应强度的大小不等,B A>B BB.A、B两处的磁感应强度的大小不等,B A<B BC.同一通电导线放在A处受力一定比放在B处受力大A处受力一定比放在B处受力小解析由磁感线的疏密可知B A>B B,通电导线所受安培力与通电导线的放置有关,通电导线放在A 处与放在B处受力大小无法确定。
答案A4.一圆筒处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,磁场方向与筒的轴平行,筒的横截面如图所示。
图中直径MN的两端分别开有小孔,筒绕其中心轴以角速度ω顺时针转动。
在该截面内,一带电粒子从小孔M射入筒内,射入时的运动方向与MN成30°角。
当筒转过90°时,该粒子恰好从小孔N飞出圆筒。
不计重力。
若粒子在筒内未与筒壁发生碰撞,则带电粒子的比荷为()A. 3B. 2C.D.2解析如图为筒转过90°前后各点位置和粒子运动轨迹示意图。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第一章 安培力与洛伦兹力、第二章 电磁感应
本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。
满分100分，时间90分钟。
第Ⅰ卷(选择题 共40分)
一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第1～6小题只有一个选项符合题目要求，第7～10小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)
1．\如图所示为实验室演示电磁阻尼的一阻尼摆的简化图，其摆片材质一般为铜制材料。
实验时发现，当电磁铁线圈没有通电时，阻尼摆可以摆动很长时间才停下来，而电磁铁线圈中通电时，阻尼摆很快会停下来。
下列说法正确的是( )
A ．若把摆片材质换成玻璃的，效果更明显
B ．摆片刚进入磁场的瞬间，一定立即做减速运动
C ．摆片在进入和离开磁场的两个过程中产生的感应电流方向相同
D ．阻尼摆很快停下来是因为在摆片中产生涡流，从而受安培力做负功，阻碍其运动，使之很快停下来
2.英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感生电场。
如图所示，一个半径为r 的绝缘细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场B ，环上套一带电荷量为＋q 的小球。
已知磁感应强度B 随时间均匀增加，其变化率为k ，若小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小是( )
A ．0
B ．12r 2qk
C ．2πr 2qk
D ．πr 2qk
3.如图所示是某研究性学习小组的同学设计的电梯坠落的应急安全装置，在电梯轿厢上安装永久磁铁，并在电梯的井壁上铺设线圈，这样可以在电梯突然坠落时减小对人员的伤害，关于该装置，下列说法正确的是( )
A．当电梯突然坠落时，该安全装置可使电梯停在空中
B．当电梯坠落磁铁到达图示位置时，闭合线圈A、B中的电流方向相反
C．当电梯坠落磁铁到达图示位置时，只有闭合线圈A在阻碍电梯下落
D．当电梯坠落磁铁到达图示位置时，只有闭合线圈B在阻碍电梯下落
4．如图所示，在匀强磁场中放置一个电阻不计的平行金属导轨，导轨跟大线圈M相连，导轨上放一根导线ab，磁感线垂直于导轨所在平面，欲使M所包围的小闭合线圈N产生顺时针方向的感应电流，则导线的运动情况可能是()
A．匀速向右运动B．加速向右运动
C．减速向右运动D．加速向左运动
5．武汉病毒研究所内的实验室是我国防护等级最高的P4实验室，在该实验室中有一种污水流量计如图甲所示，其原理可以简化为如图乙所示模型：废液内含有大量正、负离子，从直径为d的圆柱形容器右侧流入，左侧流出，流量值Q等于单位时间通过横截面的液体的体积，空间有垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，下列说法正确的是()
A．图乙中M点的电势高于N点的电势
B．正、负离子所受洛伦兹力方向是相同的
C．当污水中离子浓度升高，MN两点电压将增大
D．只需要测量M、N两点电压就能够推算废液的流量
6．如图所示，某同学在玻璃皿中心放一个接电源负极的圆柱形电极，沿边缘放一个接电源正极的圆环形电极，两电极间的距离L＝0.1 m。
然后，用这个装置做“旋转液体的实验”，若蹄形磁铁两极间正对部分的磁场视为匀强磁场，磁感应强度B＝0.2 T，电源的电动势为E ＝2 V，内阻r＝0.5 Ω，限流电阻R0＝4.5 Ω，玻璃皿中两电极间液体的等效电阻为R＝1 Ω，闭合开关S后，当液体旋转时电压表的示数恒为1.5 V，则下列判断中正确的是()
A ．流过液体中的电流是1.5 A
B ．由上往下看，液体做顺时针旋转
C ．玻璃皿中两电极间液体的发热功率为0.01 W
D ．流过液体中的电流所受安培力为0.02 N
7．关于下列四幅课本上的插图的说法正确的是( )
A ．图甲是速度选择器示意图，由图可以判断出带电粒子的电性，不计重力的粒子能够
沿直线匀速通过速度选择器的条件是v ＝E B
B ．图乙是磁流体发电机结构示意图，由图可以判断出A 极板是发电机的负极
C ．图丙是质谱仪结构示意图，打在底片上的位置越靠近狭缝 S 3说明粒子的比荷越大
D ．图丁是回旋加速器示意图，要使粒子飞出加速器时的动能增大，可仅增加电压U
8.如图所示，一根足够长通以图示方向电流的直导线水平放置，直导线的正上方某处有悬点，用绝缘细线悬挂一铜圆环从图示A 点由静止释放，在圆环运动到最低点的过程中。
下列说法正确的是( )
A ．圆环中感应电流沿逆时针方向
B ．圆环中感应电流沿顺时针方向
C ．圆环所受安培力的方向总是竖直向上
D ．圆环所受安培力的方向总是与圆环的运动方向相反
9．如图所示为一圆形区域的匀强磁场，在O 点处有一放射源，沿半径方向射出速率不同的同种粒子，其中带电粒子1从A 点飞出磁场，带电粒子2从B 点飞出磁场，不考虑带电粒子的重力，则( )
A ．带电粒子1与2的速率之比为1∶3
B ．带电粒子1与2的速率之比为1∶ 3
C ．带电粒子1与2在磁场中运动时间的比为2∶3
D ．带电粒子1与2在磁场中运动时间的比为2∶1
10．两根相距L 的足够长的金属直角导轨如图所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面。
质量均为m 的金属细杆ab 、cd 与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因数均为μ，导轨电阻不计，回路总电阻为2R 。
整个装置处于磁感应强度大小为B ，方向竖直向上的匀强磁场中。
当ab 杆在平行于水平导轨的拉力F 作用下以速度v 1沿导轨匀速运动时，cd 杆也正好以速度v 2向下匀速运动。
重力加速度为g 。
以下说法正确的是( )
A ．ab 杆所受拉力F 的大小为μmg ＋
B 2L 2v 12R
B ．cd 杆所受摩擦力为零
C ．回路中的电流为BL (v 1＋v 2)2R
D ．μ与v 1大小的关系为μ＝2Rmg B 2L 2v 1
第Ⅱ卷(非选择题 共60分)
二、填空题(2小题，共16分。
把答案直接填在横线上)
11．(6分)法拉第发现了电磁感应现象之后，又发明了世界上第一台发电机——法拉第圆盘发电机，揭开了人类将机械能转化为电能并进行应用的序幕。
法拉第圆盘发电机的原理如图所示，将一个圆形金属盘放置在电磁铁的两个磁极之间，并使盘面与磁感线垂直，盘的边缘附近和中心分别装有与金属盘接触良好的电刷A 、B ，两电刷与灵敏电流计相连。
当金属盘。